説明

光電センサ

【課題】投光器と受光器との光軸調整を行う際、投光器からの光(投光)のスポットが受光器のどの位置に当たっているのかを認識しやすくすることで光軸調整を容易に行うことができる光電センサを提供する。
【解決手段】前面カバー23は受光器1のケースの一部をなし、投光器から出射された出射光を通過させる受光窓23aを有する。受光素子41は、受光器1のケース10内に設けられ、前面カバー23の受光窓23aを通過した出射光を受光する。白色膜63は、受光器における受光素子41の光軸L1上において、受光素子41の前面側に、前面カバー23の受光窓23aからの出射光(赤色レーザ光)を通過させる受光窓23aよりも小さな通過窓63aを有し、通過窓63aを除く部分が出射光(赤色レーザ光)の照射位置が視認できる反射率を有する反射面となっている。

【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明は、光電センサに関するものである。
【背景技術】
【0002】
投光器と受光器とが対向配置されている光電センサ(透過型の光電センサ)、特に、レーザを使った光電センサにおいては、長距離、微小検出を可能としているため、投光器の光はかなり細く絞られた光となっている。従って、光軸調整は厳密に行う必要がある。特許文献1においては受光器の受光部が不可視光の受光で可視光を発する材料で形成することにより受光素子の位置する部分に光軸を一致させるようにしている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0003】
【特許文献1】特開平3−74021号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0004】
上述したようにレーザを使った光電センサにおいては投光器の光は細く絞られた光となっており光軸調整は厳密に行う必要があるが、細い光の光軸を調整すること自体も難しく、その上、長距離で使われることが多い。そのため、仮にレーザ光が可視光であるとしても、作業者が投光器の調整を行なう際に、受光器に照射される光の位置(スポット位置)が見えづらく作業が煩わしいものとなっている。
【0005】
本発明の目的は、投光器と受光器との光軸調整を行う際、投光器からの光(投光)のスポットが受光器のどの位置に当たっているのかを認識しやすくすることで光軸調整を容易に行うことができる光電センサを提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【0006】
請求項1に記載の発明では、投光器から出射された可視光を、前記投光器に対向配置された受光器で受光する光電センサにおいて、前記受光器の前面において前記投光器から出射された出射光を通過させる受光窓を有するケースと、前記受光器のケース内に設けられ、前記受光窓を通過した前記出射光を受光する受光素子と、前記受光器における前記受光素子の光軸上において、前記受光素子の前面側に、前記受光窓からの前記出射光を通過させる前記受光窓よりも小さな通過窓を有し、当該通過窓を除く部分が前記出射光の照射位置が視認できる反射率を有する反射面となっているスクリーン部材と、を備えたことを要旨とする。
【0007】
請求項1に記載の発明によれば、スクリーン部材は、受光器における前記受光素子の光軸上において、受光素子の前面側に、受光窓からの出射光を通過させる受光窓よりも小さな通過窓を有し、通過窓を除く部分が出射光の照射位置が視認できる反射率を有する反射面となっているので、投光器と受光器との光軸調整を行う際に投光器からの光(投光)のスポットが受光器のどの位置に当たっているのかを容易に認識することができ、これにより光軸調整を容易に行うことができる。
【0008】
請求項2に記載の発明では、請求項1に記載の光電センサにおいて、前記スクリーン部材のスポット形成面は白色系面であることを要旨とする。
請求項2に記載の発明によれば、各種波長の可視光について視認性に優れている。
【0009】
請求項3に記載の発明では、請求項2に記載の光電センサにおいて、前記白色系面は白色系塗料の塗布面であることを要旨とする。
請求項3に記載の発明によれば、容易に白色系面を形成することができる。
【0010】
請求項4に記載の発明では、請求項1〜3のいずれか1項に記載の光電センサにおいて、前記出射光は赤色光であることを要旨とする。
請求項4に記載の発明によれば、投光器からの光(投光)のスポットが受光器のどの位置に当たっているのかを認識する上で好ましい。
【0011】
請求項5に記載の発明では、請求項4に記載の光電センサにおいて、前記赤色光は赤色レーザ光であることを要旨とする。
請求項5に記載の発明によれば、スポット径が小さいレーザ光において投光器からの光(投光)のスポットが受光器のどの位置に当たっているのかを認識する上で好ましい。
【0012】
請求項6に記載の発明では、請求項1〜5のいずれか1項に記載の光電センサにおいて、前記通過窓が、前記出射光の光芒よりも小さいことを要旨とする。
請求項6に記載の発明によれば、光軸が不一致の場合、スポットがスクリーン部材に照射されている状況から光軸が一致したときの視認性に優れており光軸がしやすい。
【0013】
請求項7に記載の発明では、請求項1〜6のいずれか1項に記載の光電センサにおいて、前記通過窓は、円形であることを要旨とする。
請求項7に記載の発明によれば、スポットがスクリーン部材の透過窓に一致したか否かを正確に認識することができる。
【発明の効果】
【0014】
本発明によれば、投光器と受光器との光軸調整を行う際、投光器からの光(投光)のスポットが受光器のどの位置に当たっているのかを認識しやすくすることで、光軸調整を容易に行うことができる。
【図面の簡単な説明】
【0015】
【図1】本実施形態におけるレーザセンサの受光器の正面図。
【図2】レーザセンサの受光器の斜視図。
【図3】レーザセンサの受光器の分解斜視図。
【図4】図1のA−A線での受光器の縦断面図。
【図5】(a)は樹脂製カバーおよび白色膜の正面図、(b)は(a)のA−A線での縦断面図。
【図6】作用を説明するための受光器の正面図。
【発明を実施するための形態】
【0016】
以下、本発明を具体化した一実施形態を図面に従って説明する。
本実施形態の光電センサは、投光器と受光器とが対向配置された透過型の光電センサであり、受光器において投光器から出射された可視光を受光する。また、本実施形態の光電センサはレーザセンサであって、可視光のレーザ光のうち赤色レーザ光を投光器から出射して受光器において受光する。
【0017】
図1には受光器の正面図を、図2には斜視図を、図3には分解斜視図を、図4には図1のA−A線での縦断面図を示す。図2,3,4において左側から投光器(図示略)の発する光(赤色レーザ光)を受光する。
【0018】
図1,2に示すように、受光器1の本体10は、全体形状がほぼ直方体をなし、赤色レーザ光を受光する面S1は縦長の長方形状をなしている。本体10には取付孔10aが設けられている。受光器の本体10の下面からケーブル11が延びている。
【0019】
光電センサにおける受光器1の本体10は、図1,2に示すように、樹脂製ケース20を備えている。樹脂製ケース20は、ベース部材21と背面カバー22と前面カバー23を備えている。また、受光器1は図1,3に示すように回路基板30、光IC40(受光素子41)、表示灯50等を備えている。図3は前面カバー23を取り外した状態での分解斜視図である。
【0020】
ベース部材21に対し回路基板30が立設した状態で当接し、この状態で回路基板30がベース部材21に支持されている。
回路基板30の一方の面(前面)30aにおいて受光用光IC(受光素子)40が回路基板30のほぼ中央部に実装されている。図3に示すように、受光用光IC40は、光電素子としての受光素子41と処理回路とをワンチップ化したものである。回路基板30の一方の面30aに直交する方向が受光素子41の光軸L1となっており、光軸方向からの光を受光素子41で受光すると、その光量に応じた電気信号に変換される。そして、受光用光IC40の処理回路において増幅等の信号処理が行なわれる。また、受光用光IC40(受光素子41)の駆動は回路基板30に形成された駆動回路により行なわれる。このようにして、回路基板30と受光素子41との関係について、受光素子41の光軸方向と直交する方向に回路基板30が配置されている。
【0021】
また、図4に示すように、回路基板30の他方の面(後面)30bにおいて電子ボリューム31が回路基板30のほぼ中央部に実装されている。この電子ボリューム31は連結部材32により受光器本体10の背面部に露出する操作部材33に連結されている。そして、外部から操作部材33を回動操作することにより電子ボリューム31の可変抵抗値を調整して受光感度等を調整することができるようになっている。
【0022】
さらに、回路基板30の両面には各種の電子部品(トランジスタ、ダイオード等)が実装されている。これら実装部品により駆動回路が形成されている。具体的には、例えば、図3,4に示すように回路基板30の一方の面(前面)30aには複数のダイオード42が受光用光IC40の下方に接近して実装されている。
【0023】
また、回路基板30の一方の面(前面)30aにおいて表示灯50が回路基板30の上端部に実装されている。表示灯50は緑色LED51と橙色LED52よりなる。緑色LED51は受光量が一定量以上となると(受光素子への入光量が安定すると)点灯する。橙色LED52は検出表示灯であって、物体があるか否かに基づいて点灯する。この表示灯50(緑色LED51、橙色LED52)の駆動は回路基板30に形成された駆動回路により行なわれる。
【0024】
回路基板30の下部にはケーブル11が接続され、ケーブル11を介して受光器本体10に電源が供給される。
図3に示すように、回路基板30の前面30aには、シールド板60、導電フィルム61、樹脂製カバー62が設けられている。
【0025】
金属製のシールド板60は一方の面が開口する四角箱型をなし、回路基板30に対しシールド板60で回路基板30の前面に実装された光IC40等の電子部品を覆うように配置されている。シールド板60には長穴形の貫通孔60aが設けられ、貫通孔60aを通過した赤色レーザ光が受光用光IC40の受光素子41に送られる。シールド板60の前面には透明な導電フィルム61を介して樹脂製カバー62が配置されている。樹脂製カバー62は絶縁性の黒色樹脂よりなる。樹脂製カバー62はシールド板60を覆う状態で回路基板30に装着されている。詳しくは、樹脂製カバー62の本体部62aから突出する脚部62bを回路基板30の貫通孔30cに嵌入することにより樹脂製カバー62が回路基板30に固定されている。
【0026】
樹脂製カバー62には円形の貫通孔62cが設けられ、貫通孔62cを通過した赤色レーザ光が受光用光IC40の受光素子41に送られる。また、シールド板60は回路基板30におけるグランドラインと接続されている。これによって、シールド板60により回路基板30に実装した電子部品(光IC40等)がシールドされ、外部からの電磁ノイズの影響を受けないようになっている。このとき、シールド板60に導電フィルム61を被せていることで、シールド板60に空いている貫通孔60aの部分を空間的に閉鎖して、外来ノイズから空間的に遮断している。
【0027】
また、図3,4に示すように、回路基板30の前面側には前面カバー23がベース部材21に装着されている。前面カバー23は赤色よりなる。前面カバー23は回路基板30の前面30aのうちの表示灯50の配置部分およびケーブル11の接続部を除く部位を覆っている。前面カバー23の前面での中央部には長方形状をなす受光窓23aが形成されている。詳しくは、受光窓23aは前面カバー23の前面よりも窪んでおり、かつ、その表面は平滑にされており、これにより投光器からの赤色レーザ光を通過可能となっている。この受光窓23aを通過した赤色レーザ光(投光器の出射光)が受光用光IC40の受光素子41で受光される。このようにして、前面カバー23は、受光器のケースの一部をなし、受光器の前面において投光器から出射された出射光を通過させる受光窓23aを有している。そして、受光窓23aを通過した出射光(赤色レーザ光)がケース内の受光素子41で受光される。
【0028】
また、図5に示すように、樹脂製カバー62の前面には白色膜63が形成されている。この白色膜63は樹脂製カバー62の前面に白色系塗料を塗布することにより形成したものである。長方形をなす白色膜63における中央部には円形の通過窓63aが設けられている。この通過窓63aは貫通孔である。樹脂製カバー62の貫通孔62cは前面側ほど拡径されており(断面形状でテーパ面となっており)、通過窓63aは樹脂製カバー62の貫通孔62cの最大径と同じ寸法となっている。即ち、樹脂製カバー62の前面に白色系塗料を塗布して白色膜63を形成するときに、樹脂製カバー62の貫通孔62cにより白色膜63にも貫通孔、即ち、通過窓63aが形成される。白色膜63の通過窓63aは、前面カバー23の受光窓23aよりも小さい。詳しくは、光軸L1に交差(直交)する面での前面カバー23の受光窓23aの面積に比べて、光軸L1に交差(直交)する面での白色膜63の通過窓63aの面積が小さくなっている。白色膜63は赤色レーザ光を全反射する。即ち、通過窓63aを除く部分が赤色レーザ光に対する高反射率の反射面となっている。
【0029】
このようにして、スクリーン部材としての白色膜63は、通過窓63aを除く部分が出射光(赤色レーザ光)の照射位置が視認できる反射率を有する反射面となっている。具体的には、反射率は50%以上である。好ましくは100%(全反射)であるとよい。反射率については高ければ高いほどよいが、要は、本体ケースで使用される代表的な黒色樹脂よりも反射率が高ければ従来よりも見やすくなる。また、通過窓63aは出射光(赤色レーザ光)の光芒よりも小さくなっている。
【0030】
封止樹脂24は、ケース20の水密性を確保するためのものであって、ベース部材21と背面カバー22と前面カバー23とを組み付けた状態で、これら部材間の境界部分、ケーブル11との境界部(ケーブル11の封止部)、および、表示灯50を封止樹脂24で封止している。詳しくは、封止樹脂24は、回路基板30の上部での表示灯50(緑色LED51、橙色LED52)よりも下部の部位を封止するとともに、表示灯50(緑色LED51、橙色LED52)を封止している。封止樹脂24は、表示灯50の光を透過する透光性樹脂よりなる。具体的には、半透明樹脂(例えばグレースモーク樹脂)を用いることができる。これにより、外部から表示灯50の光を認識することができる。
【0031】
次に、このように構成したレーザセンサの光軸調整方法について説明する。
今、投光器と受光器1とが仮止め状態で支持され、光軸調整可能な状態となっている。この状態で、図6に示すように、投光器からの赤色レーザ光は前面カバー23の受光窓23aを通って樹脂製カバー62の前面に配した白色膜63に照射される。
【0032】
このとき、白色膜63においては通過窓63aを除く部分が高反射率の反射面により形成されているので赤色レーザ光を全反射する。その結果、レーザスポットが図6にハッチングを付した箇所(符号70を付した箇所)のように視認することができる。つまり、スポット位置を容易に確認することができる。図6の場合にはレーザスポットが白色膜63の通過窓63aの上側に位置しており、レーザスポットと白色膜63の通過窓63aとがずれている。この場合には投光器からの赤色レーザ光を受光用光IC40の受光素子41で受光することができない。つまり、光軸がずれている。
【0033】
そこで、投光器または受光器1の相対位置の調整を行って投光器からの赤色レーザ光のレーザスポットが白色膜63の通過窓63aに一致するように光軸を調整する。これにより、投光器からの赤色レーザ光が受光用光IC40の受光素子41で受光できるようになる。
【0034】
レーザセンサでの光軸調整について詳しくは、レーザセンサの投光器の光は細く絞られた光となっており光軸調整は厳密に行う必要があり、細い光の光軸を調整する際に白色膜63にレーザスポットを映し出すことにより光軸を容易に行なうことができる。特に、レーザセンサにおいて長距離で使われる場合において作業者が投光器の調整を行なう際に受光器に照射される光の位置(スポット位置)が見えやすく作業を容易に行なうことができる。
【0035】
上記実施形態によれば、以下のような効果を得ることができる。
(1)スクリーン部材としての白色膜63を、受光器における受光素子41の光軸L1上において、受光素子41の前面側に、前面カバー23の受光窓23aからの出射光(赤色レーザ光)を通過させる受光窓23aよりも小さな通過窓63aを有し、通過窓63aを除く部分が出射光(赤色レーザ光)の照射位置が視認できる反射率を有する反射面となっている。よって、投光器と受光器1との光軸調整を行う際に投光器からの光(投光)のスポットが受光器1のどの位置に当たっているのかを容易に認識することができ、これにより光軸調整を容易に行うことができる。
【0036】
(2)スクリーン部材(白色膜63)のスポット形成面は白色系面であるので、各種波長の可視光について視認性に優れている。
(3)白色系面(白色膜63)は白色系塗料の塗布面であるので、容易に白色系面を形成することができる。
【0037】
(4)出射光は赤色光であるので、投光器からの光(投光)のスポットが受光器のどの位置に当たっているのかを認識する上で好ましい。
(5)赤色光は赤色レーザ光であるので、スポット径が小さいレーザ光において投光器からの光(投光)のスポットが受光器のどの位置に当たっているのかを認識する上で好ましい。
【0038】
(6)通過窓63aが出射光の光芒よりも小さいので、光軸が不一致の場合、「●」のスポットがスクリーン部材に照射されていて、光軸が一致した状態となったときに「●」から「○」となって視認できるため、光軸調整をしやすい。
【0039】
(7)通過窓63aは円形であるので、スポットが図6の紙面の上下左右方向に一致したか否かを正確に認識することができる。
実施形態は前記に限定されるものではなく、例えば、次のように具体化してもよい。
【0040】
・光電センサとしてレーザセンサに適用したが、これに限るものではなく、レーザ光以外の光を用いた光電センサに適用してもよい。
・図5に示した樹脂製カバー62の前面に白色膜63を形成することによりスクリーン部材を構成したが、これに代わり、シールド板60により通過窓を有するスクリーン部材を構成してもよい。つまり、シールド板60は金属よりなり、この金属製シールド板に受光窓23aよりも小さな所定の大きさの光のみを通過させる通過窓を形成する。この場合においても、通過窓を除く部分が高反射率の反射面により形成され、投光器と受光器1との光軸調整を行う際、投光器からのレーザスポットを視認することができる。
【0041】
・白色の部材以外でもスクリーン部材になりうる。白色であると、赤色光に対して高反射させることができる。また、赤色光以外の可視光に対しても高反射材料となる。ただし、白色以外の色でも高い反射を行なわせることができる。
【0042】
・スクリーン部材における通過窓について、貫通孔で構成する以外にも透明な部材で構成してもよい。つまり、通過窓は光学的な空間であればよく、投光器からの光のみを通過させる機能を有しさえすればよい。
【0043】
・スクリーン部材に、通過窓を中心とする基準マーク(ターゲットマーク、例えば「+」マーク)を付してもよい。これにより、光軸調整の際に位置合わせをしやすくなる。
・スクリーン部材の透過窓は縦割スリットや横割スリットでもよい。つまり、スリットの形成方向に直交する方向についてはスリット形状で位置が分かる(縦割スリットの場合は、左右方向の位置が把握でき、横割スリットの場合は、上下方向の位置が把握できる)。スリットの形成方向についてはスリットに(正確にはスリットの近くに)基準位置を示すマークを付けておくとよい。
【符号の説明】
【0044】
1…受光器、20…ケース、23…前面カバー、23a…受光窓、41…受光素子、63…白色膜、63a…通過窓。

【特許請求の範囲】
【請求項1】
投光器から出射された可視光を、前記投光器に対向配置された受光器で受光する光電センサにおいて、
前記受光器の前面において前記投光器から出射された出射光を通過させる受光窓を有するケースと、
前記受光器のケース内に設けられ、前記受光窓を通過した前記出射光を受光する受光素子と、
前記受光器における前記受光素子の光軸上において、前記受光素子の前面側に、前記受光窓からの前記出射光を通過させる前記受光窓よりも小さな通過窓を有し、当該通過窓を除く部分が前記出射光の照射位置が視認できる反射率を有する反射面となっているスクリーン部材と、
を備えたことを特徴とする光電センサ。
【請求項2】
前記スクリーン部材のスポット形成面は白色系面であることを特徴とする請求項1に記載の光電センサ。
【請求項3】
前記白色系面は白色系塗料の塗布面であることを特徴とする請求項2に記載の光電センサ。
【請求項4】
前記出射光は赤色光であることを特徴とする請求項1〜3のいずれか1項に記載の光電センサ。
【請求項5】
前記赤色光は赤色レーザ光であることを特徴とする請求項4に記載の光電センサ。
【請求項6】
前記通過窓が、前記出射光の光芒よりも小さいことを特徴とする請求項1〜5のいずれか1項に記載の光電センサ。
【請求項7】
前記通過窓は、円形であることを特徴とする請求項1〜6のいずれか1項に記載の光電センサ。

【図1】
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【図2】
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【図3】
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【図4】
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【図5】
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【図6】
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【公開番号】特開2010−205455(P2010−205455A)
【公開日】平成22年9月16日(2010.9.16)
【国際特許分類】
【出願番号】特願2009−47340(P2009−47340)
【出願日】平成21年2月27日(2009.2.27)
【出願人】(000106221)サンクス株式会社 (578)
【Fターム(参考)】